Коефіцієнти випромінювання і відображення - керівництво по тепловізійної зйомці

Тепловізор реєструє інфрачервоне випромінювання від всіх об'єктів, розташованих в поле його зору. Це випромінювання складається з трьох частин:
- випромінюваного об'єктом;
- відбитого від об'єкта;
- проходить через об'єкт.

Що таке коефіцієнт випромінювання

Коефіцієнт випромінювання (КІ) - це ступінь здатності матеріалу випромінювати інфрачервоне випромінювання.

КІ змінюється в залежності від матеріалу, властивостей поверхні і для деяких матеріалів - від температури вимірюваного об'єкта.

Максимальне значення коефіцієнта випромінювання = 1 (100%), в реальних умовах КІ завжди менше 1.

У живих тіл КІ також менше 1, т. К. Живі тіла також відображають і пропускають випромінювання.

Багато неметалеві матеріали, наприклад, органічні речовини, бетон, ПВХ, мають високу радіаційну здатність (від 0,8 до 0,95). Коефіцієнт випромінювання у таких матеріалів від температури не залежить.

Метали, особливо матеріали з блискучою поверхнею, мають низьку радіаційну здатність. У таких металевих матеріалів коефіцієнт випромінювання залежить від температури.

Що таке коефіцієнт відображення

Коефіцієнт відображення - це ступінь здатності матеріалу відбивати інфрачервоне випромінювання.

Коефіцієнт відображення залежить від властивостей поверхні, температури і типу матеріалу.

Як правило, гладкі, поліровані поверхні мають більшу відбивну здатність, ніж шорсткі, матові поверхні, виготовлені з того ж матеріалу.

Компенсацію відбитої температури (КОТ) можна налаштувати в тепловізорі вручну.

У більшості випадків відображена температура дорівнює температурі навколишнього середовища. Ви можете виміряти її, наприклад, за допомогою повітряного термометра Testo 810.

КОТ також можна визначити випромінювачем Ламберта (див. Визначення КОТ).

Що таке коефіцієнт пропускання

Коефіцієнт пропускання - це ступінь здатності матеріалу пропускати (проводити через себе) інфрачервоне випромінювання.

Коефіцієнт пропускання залежить від типу матеріалу і його товщини.

Більшість матеріалів не пропускають інфрачервоне випромінювання.

Закон теплового випромінювання Кирхгофа

Інфрачервоне випромінювання, що реєструється тепловізором, складається з:
- випромінюваного об'єктом (ε),
- відбитого випромінювання інших об'єктів (ρ),
- проходить через об'єкт (τ).

Сума трьох видів випромінювання завжди приймається рівною 1 (100%):
ε + ρ + τ = 1
Оскільки коефіцієнт пропускання на практиці рідко грає значну роль, τ опускається, і формула спрощується до
ε + ρ = 1

Для термографії це означає:
чим нижче коефіцієнт випромінювання,
тим вище рівень відбитого інфрачервоного випромінювання,
тим складніше здійснити точне вимірювання температури і
тим більш важливим фактором стає правильна настройка компенсації відбитої температури (КОТ).

Як впливає коефіцієнт випромінювання на точність вимірювань

1. Об'єкти вимірювань з високим коефіцієнтом випромінювання (більше 0,8) мають низький коефіцієнт відображення (ρ = 1 - ε). Температуру таких об'єктів можна дуже легко виміряти за допомогою тепловізора.

2. Об'єкти вимірювань із середнім коефіцієнтом випромінювання (від 0,6 до 0,8) мають середній коефіцієнт відображення. Температуру таких об'єктів можна виміряти за допомогою тепловізора.

3. Об'єкти вимірювань з низьким коефіцієнтом випромінювання (менше 0,6) мають високий коефіцієнт відбиття. Вимірювання температури таких об'єктів тепловізором можливо, але результати необхідно ретельно перевіряти.

дуже важлива коректна настройка компенсації відбитої температури (КОТ), оскільки це є одним з основних чинників при розрахунку температури.

Вимірювання при різній температурі об'єкта і навколишнього середовища

Коректна настройка коефіцієнта випромінювання дуже важлива при значній різниці між температурою об'єкта і температурою навколишнього середовища.

Коли температура вимірюваного об'єкта вище температури навколишнього середовища (радіатор на малюнку):
надмірно високий коефіцієнт випромінювання призведе до завищених показаннями температури (тепловізор 1);
надмірно низький коефіцієнт випромінювання призведе до заниженими показниками температури (тепловізор 2).

Коли температура вимірюваного об'єкта нижче температури навколишнього середовища (двері, зображена на тому ж малюнку):
надмірно високий коефіцієнт випромінювання призведе до заниженими показниками температури (тепловізор 1);
надмірно низький коефіцієнт випромінювання призведе до завищених значень температури.

Зверніть увагу: чим більша різниця між температурою вимірюваного об'єкта і температурою навколишнього середовища і чим нижче коефіцієнт випромінювання, тим більша ймовірність виникнення помилок.

Кількість помилок зросте, якщо КІ заданий невірно.

Тепловізор дозволяє виміряти тільки поверхневу температуру об'єкта; за допомогою даного приладу Ви не можете «заглянути всередину» об'єкта або побачити його наскрізь.

Незважаючи на те, що багато матеріалів, наприклад, скло, здаються прозорими, вони проявляють себе як матеріали непропускающего типу, тобто вони стійкі до довгохвильовому інфрачервоному випромінюванню.

При необхідності зніміть з вимірюваного об'єкта чохол (упаковку), тому що при наявності останніх тепловізор виміряє поверхневу температуру чохла (упаковки).

Якщо компоненти, розташовані всередині об'єкта, впливають на розподіл температури по його поверхні через провідність, то на тепловому знімку можна розглянути внутрішню структуру об'єкта.

Проте, тепловізор може вимірювати тільки поверхневу температуру об'єкта. Точну температуру внутрішніх елементів за допомогою тепловізора визначити неможливо.

Недорогий тепловізор Testo з цифровою камерою, випущений замість моделі 875, найдешевший прилад, який годиться для енергоаудиту. Підходить для вирішення більшості стандартних задач термографії, сьогодні це найбільш затребувана модель лінійки тепловізорів Testo.

• - матриця детектора 160 x 120
• - температура -30 ° C .. + 350 ° C
• - чутливість 50 mK
• - поле зору 32 ° x 23 °
• - дисплей 3,5 ", 320 x 240
• - цифрова камера 640 x 480